活塞磁互力式直流電動機的製作方法
2023-12-01 03:50:26
專利名稱：活塞磁互力式直流電動機的製作方法
技術領域：
本發明涉及的是一種純電動汽車電力施動直流電動機。
背景技術：
發展純電動汽車必須解決好二個重要方面的關鍵技術電池技術、電動機驅動及其控制技術。電池是電動汽車的動力源泉，也是一直制約電動汽車發展的關鍵因素之一。要使電動汽車能與燃油汽車相競爭，關鍵之一就是要開發出能量高、功率大、使用壽命長的高效電池。到目前為止，電動汽車用電池經過了三代的發展，已取得了突破性進展。電動機與驅動系統是電動汽車的關鍵部件，也是關鍵技術之一。，要使電動汽車 有良好的使用性能，驅動電機應具有調速範圍寬、轉速高、啟動轉矩大、體積小、質量小、效率高且有動態制動強和能量回饋等特性。目前，電動汽車採用電動機主要有直流電動機(DCM)、感應電動機(IM)、永磁無刷電動機(PMBLM)和開關磁阻電動機(SRM)等四類。尚在研製開發中，還沒有獲得突破性進展。直流電動機(DCM)的缺點是有機械換向器，當在高速大負載下運行時換向器表面會產生火花，所以電機的運轉速度不能太高。由於直流電動機的換向器需保養，又不適合高速運轉，除小型車外，目前一般已不採用。感應電動機(IM)缺點是驅動電路複雜,成本高,起動轉矩小、起動電流大、電機要靠增大啟動電流來產生大轉矩，但因電池特性所限，電池難以提供大的電流，影響了電機轉矩的提升。這種電機效率低、控制複雜，能量回饋性能差。開關磁阻電動機(SRM)的最大缺點是轉矩脈動大，噪聲大；此外，相對永磁電機而言，功率密度和效率偏低；另一個缺點是要使用位置傳感器，增加了結構複雜性，降低了可靠性。永磁無刷電動機(PMBLM)缺點是電機本身在高速運行時比感應電動機複雜，需要檢測磁極位置，控制器比有刷直流電動機複雜。目前制約純電動汽車發展的瓶頸是續駛裡程能力還達不到全天候。高密度、高效率、寬調速的車輛牽引電動機及其控制系統既是電動汽車的心臟，又是研製提高續駛裡程能力的關鍵技術之一，仍然是研發的重點。長期以來，以上四類直流電動機的結構乃至形狀一直採用定子、轉子傳統方式，它的研製與開發受到體積、重量、成本、功率密度、轉換效率、轉矩控制、轉矩變化、過載倍數等多種因素的制約，在一定程度上延緩了它的研發進程。它的研製開發方向是在兼顧上述多種因素外，開發出在恆定的電壓電流作用下，產生持續強勁動力的直流電動機，達到提高全天候續駛裡程的目的。現有的技術主要採用定子繞組轉子永磁式，或者是定子永磁轉子繞組式，為了去掉電刷，採用電源通過逆變器供電。現有的技術缺點
I.整個結構受到體積.重量的制約，如果想減少體積和重量就要設法大幅提高電源電壓。
2.傳統式直流電動機在構造上受到體積和溝槽容積的制約，線圈匝數受限，只有提升電流達到提高動力的目的。在現有的電壓和電流供電狀況下，還達不到比較滿意的續駛裡程。3.要使電動汽車有良好的動力和使用性能，對電動機的要求範圍寬，驅動電動機應具有調速範圍寬、轉速高、啟動轉矩大、體積小、質量小、效率高等特性。4.逆變器及控制電路複雜。
發明內容
一、·發明的目的。本發明目的是力圖對傳統直流電動機結構模式的一種突破，提供一種結構簡單合理，性能可靠穩定，動力強勁有力的新型直流電動機，達到提高續駛裡程的目的。 本發明另一個發明目的是打開純電動汽車開發空間，讓純電動汽車的研發邁出實質性步伐，推進純電動汽車實用化、商品化、家庭化發展進程。二、·發明的技術解決方案。本發明目的主要是通過下述技術方案得以實現。所述的活塞磁互力式直流電動機，它的結構對於兩衝程來說是由兩個鐵芯線圈，兩個金屬非導磁材料如招合金鋼體，一個曲軸，兩個強磁活塞，兩個霍爾傳感器，一個輸出驅動控制系統TK部分構成。所述兩個線圈中的鐵芯，選用非金屬鐵氧體材料，工作時由輸出驅動電路提供雙向直流，產生交變磁場，對強磁活塞產生相互吸力和斥力。所述兩個強磁活塞，在鋼體內通過連杆連動曲軸在相互吸力和斥力的作用下，上下往復運動，輸送動力。所述兩個霍爾傳感器位於鋼體的上下兩端，隨時檢測強磁活塞運動的位置，並且及時向輸入驅動電路傳送檢測信號。所述輸入驅動電路，根據霍爾傳感器傳送的檢測信號，及時控制輸出驅動電路向兩個鐵芯線圈輸送交替變化的直流，進而產生交變磁場。輸入驅動電路的另一個作用是接收速度控制腳踏板信息，通過輸出驅動電路控制活塞輸出不同的動力。通常直流電動機輸出的動力與線圈的匝數和流過線圈電流的成積成正比，傳統式直流電動機在構造上受到體積和溝槽容積的制約，線圈匝數受限，只有提升電流達到提高動力的目的。而活塞磁互力式直流電動機可以通過增加線圈匝數，降低電流輸出動力，進而達到提高續駛裡程的目的。通過上述結構設計，使本發明可達到前述發明目的。三、發明的效果。本發明具有如下優點
I.它是一種全新的直流電力施動模式，具有結構合理、加工裝配容易、維護簡單、性能穩定可靠的特點。2.在結構方面活塞與線圈可以無縫接觸，可增加線圈匝數，降低電流輸出動力，進而達到提高續駛裡程的目的。3.由於它的結構接近於燃油發動機，可以方便地擴展衝程，如四衝程、多衝程等，可以開發純電動汽車，也可以開發油電混合動力汽車變得更加容易。4.從結構上來說，現有的汽車成熟技術完全可以移植，如操控系統，變速箱等，可以降低開發成本。5.從性能上來說，可採用變速箱成熟技術，降低了對電動機要求調速範圍寬、轉速高、啟動轉矩大的特性。6.驅動控制電路比較簡單，成本低。7.為提高純電動汽車的續駛裡程能力提供了一種全新的動力模式。附圖及附圖簡要說明
附圖I是活塞磁互力式直流電動機剖面結構示意圖 附圖2是輸出驅動控制系統電路方框圖
附圖I中的I是線圈，可根據供電電壓值和動力要求選擇不同規格的銅漆包線繞制而成。為了減少渦損鐵芯選用非金屬鐵氧體材料。附圖I中的2是活塞，選用高溫釹鐵硼強磁鋼材料。附圖I中的4是結構固定架，是金屬導磁材料，既固定又起到導磁的作用。附圖I中的8是鋼體，選用金屬非導磁材料。附圖I中的3是傳感器，位於鋼體上下兩端。附圖I中的5是連杆。附圖I中的6是曲軸。附圖I中的7是結構磁鋼託架。附圖2是輸出驅動控制系統電路方框圖，它由電動機和控制電機輸出驅動電路，輸入驅動電路，傳感器檢測電路四部分組成。電源來自電能管理系統，加速踏板信息來自主控系統。實施例
下面通過實施例，並結合活塞磁互力式直流電動機剖面結構示意圖附
圖1，輸出驅動控制系統電路方框圖附圖2，對本發明的結構及工作過程作進一步地描述
附圖I中的I是線圈，可根據供電電壓值和動力要求選擇不同規格的銅漆包線繞制而成。為了減少渦損鐵芯選用非金屬鐵氧體材料。附圖I中的2是活塞，選用高溫釹鐵硼強磁鋼材料。附圖I中的8是鋼體，選用金屬非導磁材料。附圖I中的3是傳感器，位於鋼體上下兩端。當活塞2位於鋼體下端時，下端傳感器輸出檢測信號，送給輸入驅動電路，由輸入驅動電路控制輸出驅動電路向一個線圈流入同向直流，線圈兩端產生與活塞同向磁極性，兩磁體產生互相吸力。而向另一個線圈則流入的是反向直流，線圈兩端產生與活塞相反向的磁極性，兩磁體產生互相排斥力，以此通過活塞帶動連杆和曲軸運動。反之，當活塞2位於鋼體上端時，由上端傳感器輸出檢測信號，送給輸入驅動電路，由輸入驅動電路控制輸出驅動電路向一個線圈送入反向直流，線圈兩端產生與活塞反向磁極性，兩磁體產生互相排斥力。而向另一個線圈則流入的是同向直流，線圈兩端產生與活塞相同向的磁極性，兩磁體產生互相吸引力，作用恰好與上述過程相反，這樣就完成了周而復始的運動。通過上述結構設計及工作過程，使本發明可達到前述發明目的。
權利要求
1.一種活塞結構模式直流電動機，其特徵在於所述的結構，系含有線圈、活塞、傳感器、連杆、曲軸。
2..如權力I所述的活塞結構模式直流電動機，其特徵在於所述的線圈是鐵芯或磁芯，位於鋼體的上端，線圈流入的是雙向直流電流。
3..如權力I所述的活塞結構模式直流電動機，其特徵在於所述的活塞採用高溫釹鐵硼強磁鋼材料， 通過連杆與曲軸連接。
4..如權力I所述的活塞結構模式直流電動機，其特徵在於所述的傳感器係為霍爾元件，位於鋼體的上下兩端。
5.如權力I所述的活塞結構模式直流電動機，其特徵在於所述的工作方式。
6.如權力I所述的活塞結構模式直流電動機，其特徵在於所述的輸出驅動控制系統控制方式。
7.如權力I所述的活塞結構模式直流電動機，其特徵在於所述的材料有不同的選擇。
全文摘要
本發明涉及的是一種純電動汽車電力施動直流電動機。它是一種全新的直流電力施動模式，具有結構合理，加工裝配容易，維護簡單，性能穩定可靠的特點。 它由線圈.、活塞、傳感器、連杆、曲軸等部件構成，通過線圈電磁體和活塞永磁體相互作用輸出動力。它可 廣範應用在純電動汽車施動領域，為提高純電動汽車的續駛裡程能力提供了一種全新的動力模式。
文檔編號H02K33/18GK102843014SQ20121035312
公開日2012年12月26日 申請日期2012年9月21日 優先權日2012年9月21日
發明者蘭敦臣 申請人:蘭敦臣